Заряженные тела и их взаимодействия · урок 5 из 7

Проводники и диэлектрики. Закон сохранения электрического заряда

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R03 · PHY8-033

Паспорт: R03 «2.1 Электрические Заряженные тела и их взаимодействия» (7 ч), урок 5/7, единицы R03.10 «Проводники и диэлектрики» и R03.11 «Закон сохранения электрического заряда». Тип урока — Н. Опора: PHY8-032 (элементарный заряд, строение атома).
Хронометраж: цели и актуализация 6 мин (сл. 2–3) · проблема и новый материал 16 мин (сл. 4–11) · закрепление 17 мин (сл. 12–15) · рефлексия и ДЗ 5 мин (сл. 16).
Оборудование для демонстраций: 2 электроскопа, металлический стержень и стеклянная (эбонитовая) палочка на изолирующих ручках, эбонитовая палочка и мех, 2 пластины на изолирующих ручках (эбонит и мех/сукно), гильза или полоски бумаги.
Если не успеваете: сл. 8 (заземление) — короче, устно; задания 5–6 со сл. 14 — в ДЗ.

R03.10–R03.11

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Различать проводники и диэлектрики

по опыту и по строению вещества

Объяснять явления

через движение свободных электронов

Формулировать закон сохранения заряда

и записывать его: $q_{1} + q_{2} + \dots + q_{n} = const$

Рассчитывать заряды

шаров после соприкосновения

REQ-1.1 «использовать понятия» (проводник, диэлектрик, свободные электроны) и REQ-1.2 «различать явления… на основе опытов» — сл. 4–7. REQ-1.6 «объяснять физические процессы и свойства тел… строить объяснение из 1–2 логических шагов» — сл. 7, 8, 11.
REQ-1.5 «давать словесную формулировку закона и записывать его математическое выражение» — сл. 9. REQ-1.7 «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия» — сл. 10, 13, 14. Элементы содержания EL-7.4 «…Проводники и диэлектрики» и EL-7.5 «Закон сохранения электрического заряда».

повторение: R03.8–R03.9

Вспомним

Атом нейтрален. Что будет, если электроны уйдут?

атом	получится	заряд
потерял 1 электрон	положительный ион	$+ 1, 6 \cdot 1 0^{- 19}$ Кл
получил 2 электрона	отрицательный ион	$- 3, 2 \cdot 1 0^{- 19}$ Кл

Почему металлическая ложка в руке не электризуется трением, а пластиковая — да?

R03.10

Опыт

Соединим заряженный и незаряженный электроскопы

Демонстрация. Левый электроскоп заряжаем от эбонитовой палочки, потёртой о мех. Соединяем шары металлическим стержнем, держа его за изолирующую ручку: листочки правого электроскопа расходятся, у левого угол уменьшается — заряд разделился.
Повторяем со стеклянной (или эбонитовой) палочкой: правый электроскоп не заряжается.
Вопрос классу: что отличает металл от стекла? Вывод: одни вещества передают заряд, другие — нет. Ошибка: «держать стержень рукой» — тогда заряд уйдёт через тело (сл. 8).

R03.10

Определение

Проводники и диэлектрики: в чём разница

Проводники

есть свободные заряженные частицы — они переносят заряд

Диэлектрики (изоляторы)

свободных зарядов почти нет — заряд остаётся на месте

Записать в тетрадь оба определения. В металлах свободные заряды — электроны, которые оторвались от атомов и движутся между ионами решётки хаотически. В растворах солей, кислот и щелочей свободные заряды — ионы.
В диэлектрике электроны прочно связаны со своими атомами и молекулами. Поэтому диэлектрик можно наэлектризовать трением: заряд остаётся там, где возник.
Вопрос: почему металлическую палочку можно наэлектризовать, только держа её за изолирующую ручку? (Иначе заряд уйдёт через руку.)

R03.10

Сводная схема

Какие вещества проводят заряд

Проводники

металлы, графит, растворы солей и кислот, тело человека, влажная почва

Диэлектрики

стекло, эбонит, фарфор, резина, пластмасса, шёлк, сухой воздух, дистиллированная вода

Ловушка: вода. Дистиллированная вода — диэлектрик, а водопроводная и морская содержат растворённые соли — проводники. Поэтому мокрыми руками нельзя трогать электроприборы.
Провод: медная (алюминиевая) жила проводит заряд, изоляция из пластмассы не даёт ему уйти на тело человека и соседние провода.
Деление условно: идеальных изоляторов нет, но заряд по диэлектрику переходит в миллиарды раз хуже. Полупроводники в 8 классе не рассматриваем.

R03.10

Схема · заряженное тело рядом

Почему притягиваются и шар, и бумага

Вид деятельности ФРП «Исследование действия электрического поля на проводники и диэлектрики». Палочка заряжена отрицательно (эбонит после меха), тела её не касаются.
Проводник: поле палочки отталкивает свободные электроны на дальнюю сторону, ближняя сторона заряжается положительно. Притяжение ближних зарядов сильнее отталкивания дальних (закон Кулона: сила убывает с расстоянием) — шар притягивается.
Диэлектрик: свободных электронов нет, но в каждой молекуле заряды немного смещаются, молекулы поворачиваются «+» к палочке. На ближней поверхности — «+», поэтому бумага тоже притягивается, но слабее. Опыт: кусочки бумаги к расчёске.
Заряд всего тела в обоих случаях остаётся равным нулю — заряды только перераспределились.

R03.10

Применение

Тело человека и Земля — проводники

Заземление

корпус прибора соединяют с Землёй — заряд уходит

Изоляция

ручки инструментов, оболочки проводов

Ответ на вопрос урока

заряд с ложки уходит через руку в Землю

Опыт: коснуться пальцем шара заряженного электроскопа — листочки опадают. Электроны с отрицательно заряженного электроскопа уходят через тело в Землю (если электроскоп заряжен положительно — электроны приходят из Земли).
На схеме — условное обозначение заземления (три уменьшающиеся черты). Примеры: заземление стиральной машины, цепь у бензовоза, громоотвод.
Ответ на проблему сл. 3: металл — проводник, и вместе с рукой и Землёй образует проводящую цепь; пластмасса — диэлектрик, заряд остаётся на ней.

R03.11

Закон · запомнить

Закон сохранения электрического заряда

q_{1} + q_{2} + \dots + q_{n} = const

алгебраическая сумма зарядов в замкнутой системе не меняется

Словесная формулировка (записать): в замкнутой системе тел алгебраическая сумма электрических зарядов остаётся постоянной. Замкнутая система — заряженные частицы в неё не входят и из неё не выходят.
При электризации заряд не создаётся, а перераспределяется: электроны переходят с одного тела на другое. Стекло, потёртое о шёлк, теряет электроны (+), шёлк их получает (−); заряды равны по модулю.
«Алгебраическая» — складываем со знаками: (+3e) + (−3e) = 0. Вопрос: заряд палочки +3,2·10⁻¹⁹ Кл — каков заряд шёлка? (−3,2·10⁻¹⁹ Кл.)

R03.11

Формула · соприкосновение

Два одинаковых металлических шара коснулись

q_{1}^{'} = q_{2}^{'} = \frac{q _{1} + q _{2}}{2} = \frac{6 + ( - 2 )}{2} = 2 нКл

заряды одинаковых шаров после соприкосновения

Числа на шарах — в нанокулонах (1 нКл = 10⁻⁹ Кл). До: +6 + (−2) = +4 нКл; после: 2 + 2 = +4 нКл — сумма сохранилась.
Что произошло: с шара −2 нКл электроны перешли на шар +6 нКл. Второй шар отдал заряд −4 нКл и стал +2 нКл, первый получил −4 нКл и стал +2 нКл. Число электронов: 4·10⁻⁹ : 1,6·10⁻¹⁹ = 2,5·10¹⁰.
Ошибка: делить пополам только у одного шара или складывать модули (6 + 2 = 8). Пополам — только для одинаковых шаров; у разных размеров заряды делятся иначе.

R03.11

Опыт · проверяем закон

Электризуем две пластины друг о друга

Оборудование: 2 электроскопа, пластины из эбонита и меха на изолирующих ручках, металлический стержень на ручке.

Вид деятельности ФРП «Наблюдение и объяснение опытов, иллюстрирующих закон сохранения электрического заряда».
Порядок: 1) потрём пластины друг о друга и, не разъединяя, коснёмся шара — листочки не расходятся: суммарный заряд пластин 0. 2) Разъединим и коснёмся каждой своего электроскопа — оба отклоняются на одинаковый угол: заряды равны по модулю (эбонит −, мех +). 3) Соединим шары стержнем — листочки опадают: +q + (−q) = 0.
Вопрос: как проверить, что знаки зарядов разные? (Поднести к каждому электроскопу заряженную эбонитовую палочку: у одного угол растёт, у другого — уменьшается.)

R03.10–R03.11

Осторожно

Типичные ошибки

Неверно	Верно
При трении заряд возникает	Заряд переходит с тела на тело
В металле движутся протоны	Движутся свободные электроны
+6 и −2 нКл → по 4 нКл	(6 − 2) : 2 = 2 нКл каждому
Любая вода — проводник	Дистиллированная вода — диэлектрик

R03.11

Закрепление · проверь себя

Одинаковые шары коснулись. Каков заряд каждого?

$q_{1}$ , нКл	$q_{2}$ , нКл	сумма, нКл	после, нКл
+4	+2	+6	+3 и +3
+5	−5	0	0 и 0
−6	0	−6	−3 и −3
+7	−1	+6	+3 и +3

R03.10–R03.11

Закрепление

Решите

базаВыпишите проводники: медь, стекло, раствор соли, резина, графит, фарфор, тело человека.
базаПочему ручки отвёрток электрика делают из пластмассы?
базаШары с зарядами +8 нКл и −2 нКл (одинаковые) коснулись. Каков заряд каждого?

повыш.Эбонит после трения о мех получил заряд $- 8 \cdot 1 0^{- 10}$ Кл. Каков заряд меха? Сколько электронов перешло?
повыш.Три одинаковых шара: +6, 0 и −3 нКл. Их соединили вместе. Каков заряд каждого?
практикаКак с помощью двух электроскопов узнать, проводит ли заряд грифель карандаша?

Ответы: 1) медь, раствор соли, графит, тело человека. 2) Пластмасса — диэлектрик: заряд не пройдёт через ручку на руку человека. 3) (8 − 2) : 2 = +3 нКл.
4) Мех: +8·10⁻¹⁰ Кл (закон сохранения: сумма 0). N = 8·10⁻¹⁰ : 1,6·10⁻¹⁹ = 5·10⁹ электронов (с меха на эбонит). 5) (6 + 0 − 3) : 3 = +1 нКл. 6) Зарядить один электроскоп, соединить шары грифелем, держа его изолирующим пинцетом (за бумажную обёртку): если второй электроскоп зарядится — грифель проводник (графит проводит).
1–3 — все; 4–6 — по готовности. Задание 4 опирается на прошлый урок (e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл).

R03.10 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 4: вставьте пропущенные слова

4К шару незаряженного электроскопа поднесли, не касаясь, отрицательно заряженную палочку. Листочки (А), так как металл является (Б): свободные (В) отталкиваются от палочки в листочки. Заряд электроскопа в целом (Г).

1) разошлись2) не разошлись3) проводником4) диэлектриком5) электроны6) протоны7) равен нулю8) отрицателен

Ответ:

А	Б	В	Г

Ответ: 1357 (А — разошлись, Б — проводником, В — электроны, Г — равен нулю).
Объяснение: электроны уходят от палочки в листочки, листочки заряжаются отрицательно и отталкиваются; шар — положительно. Электроны не уходили из электроскопа и не приходили в него — по закону сохранения заряд электроскопа остаётся нулевым. Если убрать палочку, листочки опадут.
Ловушка: ответ «8» в (Г) — путают заряд листочков с зарядом всего электроскопа.

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Чем проводник отличается от диэлектрика?
Сформулируйте закон сохранения заряда.
Что было сегодня самым трудным?

Домашнее задание

Одинаковые шары +9 нКл и −3 нКл коснулись. Заряды после?
Почему провода линий электропередачи подвешивают на фарфоровых или стеклянных изоляторах?
Тренажёр: reknow.ru/8/physics/8_physics_elektrizaciya.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-033 · Проводники и диэлектрики; Закон сохранения электрического заряда

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R03 «2.1 Электрические Заряженные тела и их взаимодействия», 7 ч · урок 5/7 · тип Н
Единицы → слайды	R03.10 «Проводники и диэлектрики» → 2, 4–8, 12, 14, 15 · R03.11 «Закон сохранения электрического заряда» → 2, 9–14, 16 · повторение R03.8–R03.9 → 3
Результаты	REQ-1.1 (понятия) → 5, 6 · REQ-1.2 (различать явления по опытам) → 4, 11 · REQ-1.5 (формулировка и запись закона) → 9 · REQ-1.6 (объяснение в 1–2 шага) → 7, 8, 11, 15 · REQ-1.7 (расчётные задачи) → 10, 13, 14
Элементы	EL-7.4 «…Проводники и диэлектрики» → 4–8 · EL-7.5 «Закон сохранения электрического заряда» → 9–14
Виды деятельности	«Наблюдение и объяснение опытов, иллюстрирующих закон сохранения электрического заряда» → 11 · «Исследование действия электрического поля на проводники и диэлектрики» → 7 · «Объяснение принципа действия электроскопа» → 4, 15
ОГЭ	линия 4 (свойства явления по описанию опыта) → 15
Вне урока	электризация соприкосновением и индукцией, электроскоп — PHY8-034; обобщение темы — PHY8-035; электрический ток в металлах, растворах и газах — R04; полупроводники — не включены
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending